Orientador: José Humberto Dias da Silva / Banca: Francisco Eduardo Gontijo Guimarães / Banca: Ignez Caracelli / O Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais, PosMat, tem caráter institucional e integra as atividades de pesquisa em materiais de diversos campi da Unesp / Resumo: Descreve-se a preparação de várias amostras de filmes finos de Nitreto de Gálio (GaN), depositados sobre diferentes tipos de substratos pela utilização da técnica de RF-Magnetron Sputtering Reativo, utilizando-se atmosfera de nitrogênio ('N POT. 2') com diferentes temperaturas de substrato (< 400ºC). As amostras foram caracterizadas estruturalmente pelo uso da técnica de difração de raio-X (DRX), permitindo a obtenção de informações sobre tamanhos de cristalito, padrões de texturação e parâmetros de rede. A ocorrência de textura de orientação bem definida e a relação desta com as condições do alvo utilizado são analisadas no trabalho. / Abstract: The preparation of several samples of Gallium Nitride (GaN) thin films, deposited onto different kinds of substrates by Reactive RD - Magnetron Sputtering, in pure Nitrogen ('N POT. 2') atmosphere with different substrate temperatures (< 400ºC) is described. The samples were structurally characterized by the use of X-ray diffraction, allowing obtain of information about cristalite size, texture pattern, and lattice parameters. The occurence of orientation texture and its relationship with target conditions are analysed. / Mestre

Orientador: José Humberto Dias da Silva / Banca: Carlos Frederico de Oliveira Graeff / Banca: Antonio Ricardo Zanatta / O Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais, PosMat, tem caráter institucional e integra as atividades de pesquisa em materiais de diversos campi da Unesp / Resumo: A recente descoberta de propriedades ferromagnéticas em alguns semicondutores magnéticos diluídos (DMS) trouxe a esta classe de materiais um grande potencial para aplicações em dispositivos de controle de spin. Um DMS é basicamente formado por um semicondutor dopado por íons magnéticos, os quais têm o papel de criar um momento magnético local e também, em algumas situações, de introduzir portadores livres no material. Entre os DMSs conhecidos, o 'GA IND.1-x'MN IND.XN' surge como o mais forte candidato a aplicações práticas por apresentar até o momento a mais alta temperatura de transição ferromagnética ('T IND.C' 'DA ORDEM DE' 400 k). Até o presente, os filmes de 'GA IND.1-x'MN IND.XN' com propriedades ferromagnéticas relatados na literatura foram preparados por epitaxia por feixe molecular (MBE). Neste trabalho, descrevemos a preparação de filmes nanocristalinos de 'GA IND.1-x'MN IND.XN' com diferentes conteúdos de Mn (0,00 'MENOR' x 'MENOR' 0,18) pela técnica de RF-magnetron sputtering reativo. Analisamos os efeitos da incorporação de Mn na estrutura e nas propriedades ópticas destes filmes através de medidas de difração de raios-X e de absorção óptica entre o ultravioleta (6,5 eV) e infravermelho próximo (1,4 eV). Os resultados apontam um aumento do parâmetro de rede e do índice de refração, uma diminuição do gap ótico e um aumento da densidade de estados de defeitos no interior do gap conforme se aumenta o conteúdo de Mn nos filmes de 'GA IND.1-x'MN IND.XN' preparados por sputtering. Estes resultados são semelhantes aos reportados para a incorporação de Mn em filmes monocristalinos de 'GA IND.1-x'MN IND.XN' com propriedades ferromagnéticas preparados por MBE. / Abstract: The recent discoveries related to the ferromagnetic properties in some diluted magnetic semiconductors (DMS) have attracted considerable attention on this class of material due to their potential application on spin control devices. A DMS is basically formed by a semiconductor doped with magnetic ions with the purpose of creating local magnetic moments and, in some situations, to introduce free carriers in the material. Among the known DMSs, 'GA IND.1-x'MN IND.XN' is the one with the highest ferromagnetic transition temperature ('T IND.C' 'DA ORDEM DE' 400 k), and it is consequently on of the stronger candidates for practical applications. Until now, the 'GA IND.1-x'MN IND.XN' films with ferromagnetic properties described in the literature were prepared by molecular beam epitaxy (MBE). In this work, we report the preparation of nanocrystalline 'GA IND.1-x'MN IND.XN' films (0,00 'MENOR' x 'MENOR' 0,18) by reactive RF-magnetron sputtering technique. We analyzed the Mn incorporation effects on structure and optical properties of the films by X-ray diffraction measurements and optical absorption between UV (6,5 eV) and near infrared (1,4 eV). The results show the increase of the lattice parameters and of the refractive index, a decrease of the optical gap and a increase of defect states in the gap when Mn concentration is increased. These results are similar to those reported for Mn incorporation in monocrystalline 'GA IND.1-x'MN IND.XN' films prepared by MBE with ferromagnetic properties. / Mestre

Orientador: José Humberto Dias da Silva / Banca: Américo Tabata / Banca: Johnny Vilcarromero Lopez / O Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais, PosMat, tem caráter institucional e integra as atividades de pesquisa em materiais de diversos campi da Unesp / Resumo: Filmes nanocristalinos e amorfos de GaAs tem recentemente chamado a atenção de vários grupos de pesquisa devido as suas possíveis aplicações em novos dispositivos ópticos e eletrônicos. Igualmente atraentes são as novas propriedades físicas relacionadas com a estrutura nanocristalina e os efeitos da desordem na estrutura eletrônicas destes materiais. Entre as aplicações existentes, podemos citar o uso destes filmes como camadas anti-guia em lasers com emissão perpendicular à superfície, as camadas "buffer" em hetero-epitaxias de GaAs sobre Si, e os filtros interferométricos para a região do infravermelho. A preparação e a caracterização de filmes nanocristalinos de GaAs hidrogenados e não hidrogenados usando a técnica de RF magnetron sputtering foram focalizados neste trabalho. Um alvo de GaAs e uma atmosfera controlada contendo quantidades variáveis de argônio (Ar) e hidrogênio (H2) foram usadas na deposição do filme. Foi investigada a influência do fluxo de Ar e H2 na composição, estrutura e propriedades ópticas dos filmes. A influência da temperatura de substrato e potência de deposição também foi analisada. As técnicas de difração de raios-X e análise da energia de dispersão por emissão de raios-X (EDX), foram utilizadas na análise da estrutura e composição do filme, enquanto medidas ópticas de transmitância e refletância permitiram a determinação do coeficiente de absorção óptica e índice de refração dos filmes. A presença de ligações de hidrogênio nos filmes foi confirmada pelas bandas de absorção do Ga-H e As-H usando um espectrofotômetro de transformada de Fourier (FTIR). Os resultados mostram que a microestrutura, a composição e as propriedades ópticas do material são fortemente influenciadas por todos os parâmetros investigados, com destaque para o fluxo de hidrogênio utilizado nas deposições... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The nanocrystalline and amorphous GaAs films are recently attracting the attention of several research groups due to their possible application in new electronic and optical devices. Also attractive are the new physical properties related to the nanocrystalline structure and the effects of disorder in the electronic structure of these materials. Among the existing applications we can mention the use of these films as antiguide layers in surface emitting lasers, as buffer layers in the GaAs hetero-epitaxy onto Si substrates, and as infrared interferometric filters. The preparation and characterization of hydrogenated and non-hydrogenated nanocrystalline GaAs films using the RF magnetron sputtering technique were focused here. An electronic grade GaAs water target and an atmosphere composed of variable amounts of Ar and 'H IND.2' were used in the film depositions. We have investigated the influence of Ar and 'H IND.2' fluxes on composition, structure, and optical properties of the films. The influence of substrate temperature and deposition power were also analyzed. X-ray diffraction and energy dispersive electron analysis (EDX) were used in the analysis of the film structure and composition, while optical transmittance and reflectance measurements allowed the determination of the optical absorption coefficient and refractive index of the films. The presence of bonded hydrogen in the films was confirmed by the Ga-H and As-H absorption bands using Fourier transform infrared spectra (FTIR). The results show that the microstructure, the composition, and the optical properties of the material are strongly influenced by all the investigated parameters, in special the hydrogen flux used in the depositions. The hydrogenated films ('H IND.2' flux of 3.0 sccm / Ar flux of 20.0 sccm) produced at relatively low power (30W) and substrate temperature (60ºC), have presented the widest... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: José Humberto Dias da Silva / Banca: Jair Scarminio / Banca: Alexys Bruno Alfonso / Banca: Pascoal José Giglio Pagliuso / Banca: Luis Vicente de Andrade Scalvi / O Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais, PosMat, tem caráter institucional e integra as atividades de pesquisa em materiais de diversos campi da Unesp / Resumo: A recente busca por semicondutores magnéticos diluídos com propriedades magnéticas de interesse motivou este trabalho de crescimento de filmes de Ga1-xMnxN pelas técnicas de sputtering e epitaxia da fase de vapor de organometálicos (MOVPE). Os filmes são caracterizados estruturalmente por medidas de difração de raio X e microscopia eletrônica de transmissão, opticamente por transmitância óptica e espalhaçamento Raman, e magneticamente por medidas magnetização versus campo aplicado e versus temperatura. As principais diferenças entre os filmes de GaMnN preparados por sputerring e MOVPE referem-se à microestrutura e ao conteúdo de Mn: os primeiros são policristalinos e apresentam conteúdo de Mn até 9%, enquanto os últimos são monocristalinos com concentração de Mn até 1%. A alta concentraçao de Mn nos filmes crescidos por sputtering é possivelmente responsável pelo surgimento coletivo destes íons de Mn nas medidas magnéticas. Esse comportamento coletivo se identifica a partir de contribuição paramagnética de domínios isolados com alto vapor de momento magnético, o que se mostra consistente com a microestrutura apresentada por estes filmes. A alta concentração de Mn nos filmes preparados por sputtering também se mostra responsável por intensa absorção óptica abaixo da energia do gap, sendo esta relacionada a transições eletrônicas entre os estados localizados do Mn e as bandas de valência e condução do GaN. O contraste entre as propriedades dos filmes de GaMnN produzidos por sputtering e por MOVPE possibilita então um entendimento mais abrangente dos aspectos da incorporação de Mn no GaN e suas respectivas características estruturais, ópticas e magnéticas. Esse entendimento é importante para delinear a otimização deste material visando propriedades magnéticas de interesse / Abstract: The current search for dilluted magnetic semiconductors with interesting magnetic properties has motivated the present work on growing GaMnN films by sputerring and metalorganic vapor phase epitaxy (MOVPE) techniques. The films are characterized by X-ray diffraction, transmission electron microscopy, optical transmission, Raman scattering, and by magnetization measurements. The main differece between the GaMnN grown by sputtering and those grown by MOVPE relates to their microstructure (polycrystalline/monocrystalline) and Mn content (up to 9%/1% respectively). The high Mn content in GaMnN samples grown by sputtering is probably responsible for a collective response on the magnetic measurements. This collective Mn response is identified as a high magnetic moment contribution which is consistent with sample microstructure. In the sputtered samples, the high Mn content is also responsible for strong subbandgap optical absorption related to eletronic transitions involving Mn states and the valence and conduction bands of GaN. The comparison between the properties of GaMnN films grown by different techniques is important in order to get a better understanding about the Mn incorporation in GaN. This understanding been important to define the next steps regarding the optimization of this material / Doutor

Orientador: Luis Vicente de Andrade Scalvi / Banca: José Antonio Malmonge / Banca: José Humberto Dias da Silva / O Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais, PosMat, tem caráter institucional e integra as atividades de pesquisa em materiais de diversos campi da Unesp / Resumo: Neste trabalho foi realizada a deposição através da técnica de evaporação resistiva, de filmes finos de GaAs (arseneto de gálio) e de Al (alumínio) com posterior oxidação deste último, formando 'Al IND. 2''O IND. 3' (óxido de alumínio ou alumina) e a caracterização dos filmes de GaAs e da heteroestrutura formada por 'Al IND. 2''O IND. 3' e GaAs. A confecção do dispositivo combinando estes compostos serviu para a investigação das características relevantes do sistema para potencial aplicação em transistores. O trabalho compreendeu investigação sobre as condições de deposição, e foram avaliadas principalmente as características elétricas dos filmes produzidos individualmente. Os resultados apresentados incluem: resistividade em função da temperatura, corrente-voltagem em função da temperatura, difração de raios-X e transmitância na região do infravermelho. Para caracterização do desempenho do sistema 'Al IND. 2''O IND. 3'/GaAs, um transistor simples foi construído sob um substrato de vidro borossilicato com uma camada de GaAs e outra de 'Al IND. 2''O IND. 3'. Os contatos de fonte, dreno e gate foram feitos de In. Essa estrutura permite a medida da corrente de fuga e a avaliação de outras características do sistema. Neste dispositivo foram avaliadas as características corrente-voltagem em função da temperatura, e também a interação com luz, já que GaAs, por apresentar gap direto, torna-se atraente para aplicações opto-eletrônicas. Assim medidas de elétricas foto-induzidas foram realizadas com excitação com fontes de luz branca. Com o intuito de se avaliar a qualidade dos filmes de GaAs obtidos pela evaporação resistiva, tanto a caracterização estrutural quando elétrica também foram feitas em filmes finos de GaAs depositados por sputtering, de modo a se ter um padrão de comparação. / Abstract: In this work, the deposition of GaAs (gallium arsenide) and Al (aluminum) thin films is carried out by the resistive evaporation technique. In the latter case, an oxidation of the film is accomplished, leading to 'Al IND. 2''O IND. 3' (alumina) formation. The characterization of GaAs thin films and the heterostructure formed by 'Al IND. 2''O IND. 3' and GaAs is also carried out. The elaboration of the device combining these compounds allows investigating the relevant characteristics of this system to potential application in transistors. The work evolved investigation on the deposition conditions, and the electrical characteristics of the films were also evaluated separately. Results includes: resistivity as function of temperature, X-ray diffraction and near infrared transmittance. For characterization of the performance of the 'Al IND. 2''O IND. 3'/GaAs system, a simple transistor was built on a borosilicate glass substrate, with a 'Al IND. 2''O IND. 3' layer on top of a GaAs layer. The contacts of source, drain and gate were done using In. This structure allows evaluating the leak current and other characteristics of this system. In this device, it was evaluated the current - voltage characteristics and the interaction with light, because GaAs, due to its direct bandgap, become very attractive for opto-electronic applications. The, the photo-induced electrical measurements were done under excitation with white light. Aiming the evaluation of the quality of films deposited by the resistive evaporation technique, electrical as well as structural characterization were also carried out for GaAs thin films deposited by sputtering, in order to have a comparing parameter. / Mestre